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Dispositif de remontage d'une pièce d'horlogerie, comprenant au moins une cellule photovoltaïque et un moteur de remontage électrique actionné par cette cellule On a déjà cherché à alimenter une pièce d'horlogerie avec l'énergie provenant de la lumière, en ayant recours à des cellules photovoltaïques. Cependant, les solutions proposées jusqu'ici n'ont donné que partiel- lement satisfaction. En effet, si la lumière tombant sur les cellules est très intense, il est relativement facile, avec le courant engendré par les cellules, d7ac- tionner un moteur électrique ou de recharger un accumulateur.
Cependant, si la lumière a une intensité assez faible, des difficultés se présentent et l'on n'a pas trouvé jusqu'à présent de moyen pour alimenter une pièce d'horlogerie avec l'énergie provenant d'une lumière d'intensité modérée ou faible.
Il est déjà connu d'accumuler l'énergie électrique produite par des cellules photovoltaïques pour alimenter en même temps ou alternativement un système de remontage électromécanique. Pour autant que des circuits réels ont été proposés à ce sujet, l'état de charge d'un condensateur constamment relié à la cellule photovoltaïque est constamment mesuré par un relais relié aux bornes dudit condensateur, le condensateur étant relié au moteur de remontage au moment où la charge du condensateur atteint une valeur pour laquelle le relais est actionné. Il est évident que dans un système pareil, de l'énergie électrique est constamment consommée par le relais.
La présente invention vise à remédier à cet inconvénient et permet d'éviter la charge constante du système constitué par le relais susmentionné. Elle a pour objet un dispositif de remontage d'une pièce d'horlogerie comprenant au moins une cellule photovoltaïque et un moteur de remontage électrique actionné par cette cellule, ce dispositif étant caractérisé en ce que ladite cellule est reliée au moins approximativement sans résistance de charge à un condensateur destiné lui- même à actionner ledit moteur électrique, des moyens commandés par le mouvement de la pièce d'horlogerie provoquant périodiquement la décharge dudit condensateur,
ledit moteur électrique étant actionné à chaque décharge du condensateur.
On a trouvé qu'avec une adaptation du cycle de charge et de décharge du condensateur aux caractéristiques électriques, en particulier à la constante de temps du système formé par la ou les cellules photovoltaïques et le condensateur, l'énergie électrique disponible peut être utilisée avec un rendement élevé, de sorte qu'une pièce d'horlogerie peut être remontée avec des batteries de cellules assez petites et des intensités de lumière assez faibles.
Bien qu'il soit connu de remonter des réveils électriques comprenant des batteries ou des minuteries de contact branchées au réseau électrique en reliant le moteur de remontage à la batterie ou au réseau à des intervalles déterminés par la pièce d'horlogerie, il n'était pas évident qu'un système analogue pourrait donner des résultats satisfaisants lorsqu'une batterie de cellules photoélectriques est prévue au lieu d'une source d'énergie classique.
Alors que dans des systèmes connus on est sûr que la batterie est toujours chargée ou que le réseau électrique est toujours alimenté au moment où le moteur de remontage y est relié, il semble douteux que le condensateur soit toujours chargé suffisamment par la cellule ou les cellules photovoltaïques au moment où le moteur de remontage est relié au condensateur. Pourtant, on a trouvé qu'une utilisation très favorable de l'énergie
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disponible est obtenue avec le dispositif selon la présente invention.
Il est également connu d'intercaler un condensateur de charge entre la batterie d'alimentation et la bobine produisant les impulsions d'entretien d'un garde-temps d'une pièce d'horlogerie pour éviter l'usure supplémentaire des piles électriques provenant de leur débit en régime impulsif. Ce système connu nécessite une résistance de charge entre la batterie et le condensateur. Les raisons de l'installation d'un condensateur de charge dans ces pièces d'horlogerie
électriques connues sont tout à fait différentes des raisons pour lesquelles le condensateur de charge est utilisé dans le dispositif selon la présente invention. En outre, la résistance de charge prévue dans le dis- positif connu doit être évitée dans le dispositif de remontage selon la présente invention,
dans lequel la ou les cellules photovoltaïques sont reliées pratiquement sans résistance de charge au condensateur pour éviter des pertes d'énergie et pour obtenir une constante de temps aussi basse que possible du système condensateur-cellules photovoltaïques.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du dispositif objet de l'in- vention. On n'a représenté au dessin que ce qui est nécessaire à la compréhension de l'invention.
La fia. 1 est une vue schématique de la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue analogue de la seconde forme d'exécution.
Le dispositif représenté sur la fig. 1 comprend plusieurs cellules photovoltaïques 1, montées en série. Les bornes extrêmes 2 et 3 de ce groupe de cellules 1 sont reliées à un condensateur 4 par l'intermédiaire d'une diode 5, cette dernière étant orientée de manière à permettre aux cellules 1 de charger le condensateur 4 lorsqu'elles sont éclairées. Le condensateur 4 est relié à son tour à un moteur électrique 6 par l'intermédiaire d'un interrupteur 7 et d'une seconde diode 8. L'arbre du moteur 6 est relié par un train d'engrenages 9 au rochet de barillet 10 d'une pièce d'horlogerie.
Le barillet est représenté par sa denture 11 qui est reliée par un train d'engrenages 12 à une came 13 destinée à actionner l'interrupteur 7.
Le fonctionnement est le suivant Le ressort moteur (non représenté) contenu dans le barillet 11 est supposé remonté, de sorte que la pièce d'horlogerie marche et fait tourner la came 13 à une certaine vitesse déterminée par le train d'engrenages 12.
La came 13 est conformée de manière à ouvrir le contact 7 pendant un intervalle de temps t1 et à le fermer pendant un intervalle de temps t2. Dans l'exemple représenté, la came 13 est divisée en deux demi-cercles de rayons différents, de sorte que t1 = t#,. Pour fixer les idées, on admettra par exemple que t1 et t2 sont chacun égaux à 15 secondes, mais il va de soi que ce temps pourrait différer.
Pendant l'intervalle de temps t1, l'interrupteur 7 est ouvert. Si les cellules 1 sont éclairées, le conden- sateur 4 est chargé par le courant engendré par les cellules 1. A la fin de l'intervalle de temps t1, l'interrupteur 7 se ferme, de sorte que le condensateur 4, maintenant chargé, entraîne en rotation le moteur 6 et provoque le remontage du ressort moteur de la pièce d'horlogerie.
La décharge du condensateur 4 se produit relativement lentement et l'on admet qu'elle est terminée au bout du laps de temps t2. A ce moment-là, l'interrupteur 7 s'ouvre, sous l'action de la came 13 commandée par le barillet 11, de sorte que le condensateur 4 peut se charger à nouveau. Le cycle décrit peut donc recommencer.
Le train d'engrenages 12 reliant le barillet 11 à la came 13 peut être constitué par une partie du rouage normal de la pièce d'horlogerie, conduisant à l'échappement, ou bien il peut être prévu en plus dudit rouage, sans rien avoir de commun avec ce dernier.
La première diode 5 a pour but d'empêcher le condensateur 4 de se décharger à travers les cellules 1 lorsque ces dernières ne sont pas éclairées ; on sait en effet que les cellules 1, lorsqu'elles ne sont pas éclairées, agissent comme une simple résistance. Quant à l'autre diode 8, elle est prévue pour la raison suivante: lorsque le moteur 6, qui agit comme une dynamo, s'arrête de tourner par suite de l'ouverture de l'interrupteur 7, il peut produire une étincelle de rupture sur le contact de cet interrupteur 7.
La diode 8 sert précisément à barrer le passage du courant du moteur 6 à l'interrupteur 7, ce qui supprime la formation de cette étincelle et prolonge par suite la durée de vie de l'interrupteur 7.
Grâce à la disposition décrite et représentée, il est possible d'alimenter la pièce d'horlogerie même si l'intensité de la lumière tombant sur les cellules 1 est assez faible. On voit en effet que le condensateur 4 peut se charger pendant un certain laps de temps t1. Il emmagasine de ce fait une énergie appréciable qui, au bout du laps de temps t1, suffit pour faire démarrer le moteur 6. Il convient de remarquer qu'il faut une énergie plus grande pour lancer le moteur 6 que pour entretenir sa rotation.
Or, précisément, au moment où le moteur 6 doit démarrer, le condensateur 4 est chargé au maximum, de sorte qu'il a assez de force pour lancer facilement le moteur 6. Un peu plus tard, le condensateur 4 partiellement déchargé a encore assez de force pour entretenir la rotation du moteur 6. Lorsque le condensateur 4 est déchargé, à la fin du temps h ou éventuellement plus tôt, le moteur 6 s'arrête. Le moteur 6 est donc entraîné par intermittences, et remonte un peu, chaque fois qu'il tourne, le ressort moteur de la pièce d'horlogerie.
La seconde forme d'exécution, montrée sur la fig. 2, est basée sur le même principe que la première, mais permet de tirer encore un meilleur parti de l'énergie disponible. II est clair en effet que pendant la décharge du condensateur 4 de la fig. 1, l'énergie fournie par les cellules 1 n'est pas toujours utilisée. La seconde forme d'exécution remédie à cet incon-
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vénient, par le fait qu'elle présente deux condensateurs 14 et 15 travaillant alternativement, c'est-à-dire que l'un d'eux se charge pendant que l'autre se décharge.
Le montage de la fig. 2 est analogue à celui de la fig. 1, excepté que l'interrupteur 7 est remplacé par un commutateur bipolaire 16 à actionnement rapide, destiné à être commandé par une fourchette oscillante 17 coopérant avec une goupille 18. Cette dernière est portée par une roue 19 entraînée en rotation à vitesse constante par le mouvement de la pièce d'horlogerie. Lorsque la roue 19 tourne, la goupille 18 fait osciller la fourchette 17, de sorte que le commutateur 16 est périodiquement inversé.
La seconde forme d'exécution fonctionne de la manière suivante Dans la position représentée du commutateur 16, le courant engendré par les cellules 1 charge de condensateur 14, et cela pendant un laps de temps t1, déterminé par la vitesse de rotation de la roue 19. Pendant ce même laps de temps tl, le condensateur 15, supposé préalablement chargé, fait tourner le moteur 6 et assure le remontage du ressort moteur de la pièce d'horlogerie, par l'intermédiaire d'un train d'engrenages analogue à celui représenté en 9 sur la fig. 1.
A la fin du laps de temps tl, le commutateur 16 s'inverse, de sorte que c'est maintenant le condensateur 15 qui se charge pendant le temps t2, tandis que le condensateur 14 se décharge et fait tourner le moteur 6.
Dans le cas de la première forme d'exécution, le temps de charge t1 et le temps de décharge t2 du condensateur 4 ont été décrits comme étant égaux, mais il doit être entendu qu'on pourrait conformer la came 13 de manière à rendre ces temps inégaux. En revanche, dans le cas de la seconde forme d'exécution, la symétrie de fonctionnement des deux condensateurs 14 et 15 exige de rendre égaux le temps de charge t1 et le temps de décharge t2 de chaque condensateur.
La période de fonctionnement du dispositif, c7est- à-dire la durée d'un cycle t1 -I-- t.,, doit être déterminée de façon judicieuse en fonction du type et du nombre des cellules 1, de la capacité du ou des condensateurs et de l'intensité probable de la lumière tombant sur les cellules 1. On peut d'ailleurs concevoir un jeu de cames ou organes analogues, permettant de faire varier à volonté cette période si l'intensité moyenne de l'éclairage des cellules varie.
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Device for winding a timepiece, comprising at least one photovoltaic cell and an electric winding motor actuated by this cell. An attempt has already been made to supply a timepiece with the energy coming from light, by using to photovoltaic cells. However, the solutions proposed so far have only partially satisfied. Indeed, if the light falling on the cells is very intense, it is relatively easy, with the current generated by the cells, to activate an electric motor or to recharge an accumulator.
However, if the light has a low enough intensity, difficulties arise and no way has been found so far to supply a timepiece with the energy from a light of moderate intensity. or weak.
It is already known to accumulate the electrical energy produced by photovoltaic cells to supply, at the same time or alternately, an electromechanical winding system. As far as real circuits have been proposed on this subject, the state of charge of a capacitor constantly connected to the photovoltaic cell is constantly measured by a relay connected to the terminals of said capacitor, the capacitor being connected to the winding motor at the time where the capacitor charge reaches a value for which the relay is actuated. It is obvious that in such a system, electrical energy is constantly consumed by the relay.
The present invention aims to remedy this drawback and makes it possible to avoid the constant load of the system constituted by the aforementioned relay. It relates to a device for winding a timepiece comprising at least one photovoltaic cell and an electric winding motor actuated by this cell, this device being characterized in that said cell is connected at least approximately without load resistance. to a capacitor itself intended to actuate said electric motor, means controlled by the movement of the timepiece periodically causing the discharge of said capacitor,
said electric motor being actuated on each discharge of the capacitor.
It has been found that with an adaptation of the charge and discharge cycle of the capacitor to the electrical characteristics, in particular to the time constant of the system formed by the photovoltaic cell (s) and the capacitor, the available electrical energy can be used with high efficiency, so that a timepiece can be wound with fairly small cell batteries and fairly low light intensities.
Although it is known to wind up electric alarm clocks comprising batteries or contact timers connected to the electrical network by connecting the winding motor to the battery or to the network at intervals determined by the timepiece, it was not not clear that a similar system could give satisfactory results when a battery of photoelectric cells is provided instead of a conventional power source.
While in known systems it is certain that the battery is still charged or that the electrical network is still supplied when the winding motor is connected to it, it seems doubtful whether the capacitor is always sufficiently charged by the cell or cells. photovoltaic when the winding motor is connected to the capacitor. However, it has been found that a very favorable use of energy
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available is obtained with the device according to the present invention.
It is also known practice to insert a charge capacitor between the supply battery and the coil producing the sustaining pulses of a timepiece of a timepiece in order to avoid the additional wear of the electric batteries originating from their flow in impulse mode. This known system requires a load resistance between the battery and the capacitor. The reasons for installing a charging capacitor in these timepieces
known electrics are quite different from the reasons why the charging capacitor is used in the device according to the present invention. In addition, the load resistance provided in the known device must be avoided in the winding device according to the present invention,
wherein the photovoltaic cell (s) are connected practically without load resistance to the capacitor to avoid energy losses and to obtain as low a time constant as possible of the capacitor-photovoltaic cell system.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the device which is the subject of the invention. Only what is necessary for understanding the invention has been shown in the drawing.
The fia. 1 is a schematic view of the first embodiment.
Fig. 2 is a similar view of the second embodiment.
The device shown in FIG. 1 comprises several photovoltaic cells 1, mounted in series. The end terminals 2 and 3 of this group of cells 1 are connected to a capacitor 4 via a diode 5, the latter being oriented so as to allow the cells 1 to charge the capacitor 4 when they are illuminated. The capacitor 4 is in turn connected to an electric motor 6 via a switch 7 and a second diode 8. The motor shaft 6 is connected by a gear train 9 to the barrel ratchet 10. of a timepiece.
The barrel is represented by its toothing 11 which is connected by a gear train 12 to a cam 13 intended to actuate the switch 7.
The operation is as follows.The mainspring (not shown) contained in the barrel 11 is assumed to be reassembled, so that the timepiece runs and turns the cam 13 at a certain speed determined by the gear train 12.
The cam 13 is shaped so as to open the contact 7 for a time interval t1 and to close it for a time interval t2. In the example shown, the cam 13 is divided into two semicircles of different radii, so that t1 = t # ,. To fix ideas, we will admit for example that t1 and t2 are each equal to 15 seconds, but it goes without saying that this time could differ.
During the time interval t1, switch 7 is open. If cells 1 are illuminated, capacitor 4 is charged by the current generated by cells 1. At the end of time interval t1, switch 7 closes, so that capacitor 4, now charged , rotates the motor 6 and causes the winding of the mainspring of the timepiece.
The discharge of the capacitor 4 takes place relatively slowly and it is assumed that it is terminated at the end of the period t2. At this moment, the switch 7 opens, under the action of the cam 13 controlled by the barrel 11, so that the capacitor 4 can be charged again. The cycle described can therefore begin again.
The gear train 12 connecting the barrel 11 to the cam 13 can be formed by a part of the normal gear train of the timepiece, leading to the escapement, or it can be provided in addition to said gear train, without having anything in common with the latter.
The first diode 5 is intended to prevent the capacitor 4 from discharging through the cells 1 when the latter are not illuminated; it is in fact known that cells 1, when they are not illuminated, act as a simple resistance. As for the other diode 8, it is provided for the following reason: when the motor 6, which acts as a dynamo, stops rotating due to the opening of the switch 7, it can produce a spark of break on the contact of this switch 7.
The diode 8 serves precisely to block the passage of current from the motor 6 to the switch 7, which eliminates the formation of this spark and consequently prolongs the life of the switch 7.
Thanks to the arrangement described and shown, it is possible to supply the timepiece even if the intensity of the light falling on the cells 1 is quite low. It can in fact be seen that the capacitor 4 can be charged for a certain period of time t1. It therefore stores an appreciable energy which, at the end of the time period t1, is sufficient to start the motor 6. It should be noted that greater energy is required to start the motor 6 than to maintain its rotation.
Now, precisely, at the moment when the motor 6 is to start, the capacitor 4 is charged to the maximum, so that it has enough force to easily start the motor 6. A little later, the partially discharged capacitor 4 still has enough. of force to maintain the rotation of the motor 6. When the capacitor 4 is discharged, at the end of time h or possibly earlier, the motor 6 stops. The motor 6 is therefore driven intermittently, and rises a little, each time it turns, the mainspring of the timepiece.
The second embodiment, shown in FIG. 2, is based on the same principle as the first, but allows even better use of the available energy. It is in fact clear that during the discharge of the capacitor 4 of FIG. 1, the energy supplied by cells 1 is not always used. The second embodiment remedies this inconvenience.
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comes, by the fact that it has two capacitors 14 and 15 working alternately, that is to say that one of them charges while the other discharges.
The assembly of fig. 2 is similar to that of FIG. 1, except that the switch 7 is replaced by a bipolar switch 16 with rapid actuation, intended to be controlled by an oscillating fork 17 cooperating with a pin 18. The latter is carried by a wheel 19 driven in rotation at constant speed by the movement of the timepiece. As the wheel 19 turns, the pin 18 oscillates the fork 17, so that the switch 16 is periodically reversed.
The second embodiment operates as follows In the position shown of the switch 16, the current generated by the cells 1 charges capacitor 14, and this for a period of time t1, determined by the speed of rotation of the wheel 19 During this same period of time t1, the capacitor 15, assumed to be charged beforehand, turns the motor 6 and ensures the winding of the mainspring of the timepiece, by means of a gear train similar to that shown at 9 in FIG. 1.
At the end of the time period t1, the switch 16 is reversed, so that it is now the capacitor 15 which charges during the time t2, while the capacitor 14 discharges and turns the motor 6.
In the case of the first embodiment, the charging time t1 and the discharging time t2 of the capacitor 4 have been described as being equal, but it should be understood that the cam 13 could be shaped so as to make these unequal times. On the other hand, in the case of the second embodiment, the operating symmetry of the two capacitors 14 and 15 requires that the charging time t1 and the discharge time t2 of each capacitor be made equal.
The period of operation of the device, that is to say the duration of a cycle t1 -I-- t. ,, must be determined judiciously according to the type and number of cells 1, the capacity of the capacitors and the probable intensity of the light falling on the cells 1. It is also possible to design a set of cams or similar devices, allowing this period to be varied at will if the average intensity of the illumination of the cells varies .